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Fragestellung: Die partikelinduzierte Osteolyse ist die Hauptursache für die Lockerung von Endoprothesen, wobei eine Beeinflussung durch Glykoproteine bisher nicht bekannt ist. Fetuin-A ist das mengenmäßig am häufigsten vorkommende Glykoprotein des Menschen mit einer TGF-ß vermittelten hemmenden Wirkung auf Osteoklasten, einem Einfluss auf die Entzündungsreaktion und einer Hemmung der ektopen Verkalkung. In dieser Studie wird die Beeinflussung der partikelinduzierte Osteolyse an Fetuin-A knock-out Mäusen untersucht.

Methodik: Als Grundlage diente das murine Calvaria-Osteolysemodell mit Implantation von ultra-hoch molekular gewichtigen Polyethylen (UHMWPE) Partikeln auf dem Schädeldach. Untersucht wurden 4 Gruppen a 5 Mäusen: Gruppe 1 (Wildtyp) und Gruppe 3 (Fetuin-A knock-out) erhielten eine Scheinoperation. Den Gruppen 2 (Wildtyp) und 4 (Fetuin-A knock-out) wurden UHMWPE Partikel implantiert. Systemische Parameter des Knochenstoffwechsels wurden bestimmt. An Tag 14 erfolgte die Beendigung des Versuchs. Eine quantitative und qualitative Analyse der partikelinduzierten Osteolyse erfolgte mittels MikroCT und 3-D Rekonstruktionen. Eine standardisierte Histomorphometrie nach Parfitt wurde durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Partikel führten beim Wildtyp zu einer signifikanten Osteolyse im µCT (BV/TV 6.25 ± 0.17 vs. 6.00 ± 0.09, P<0.05) und in der Histomorphometrie (eroded surface: 0.06 ± 0.02 mm2 vs. 0.14 ± 0.06 mm2; P<0.05). Die Osteolyse des Fetuin-A knock-out zeigte sich gegenüber Partikel behandelten Wildtyp Mäusen signifikant verstärkt im µ-CT (BV/TV 6.00 ± 0.09 vs. 5.71 ± 0.09, P<0.001) und in der Histomorphometrie (eroded surface: 0.11 ± 0.08 mm2 vs. 0.32 ± 0.14 mm2, P<0.01). Beim Fetuin-A knock-out zeigte sich kein Unterschied der Osteoklastenzahl nach Partikelgabe, jedoch ausgeprägte TRAP positive gefärbte extrazelluläre Matrix. Die Serumanalyse zeigte beim Fetuin-A knock-out ein hoch signifikant geringeres Serum Calcium (p<0.001), hoch signifikant geringere Alkalische Phosphatase (p<0.001) und hoch signifikant geringeres OPG (p<0.001).

Zusammenfassend beschreibt diese Studie erstmalig eine bisher unbekannte Wirkung des Glykoproteins Fetuin-A auf den Knochenstoffwechsel. Eine geringere Knochenprotektion des Fetuin-A knock-outs lässt sich über das verringerte OPG ableiten. Als weitere Ursache kommt eine TNF-alpha Hemmung durch Fetuin A in Frage, wobei Fetuin-A einen bekannten multifaktoriellen Einfluss auf das osteoblastäre und osteoklastäre Zusammenspiels aufweist [1]. Wir schlussfolgern im Gegensatz zur bekannten Osteoklastenvermehrung [2] nach Partikelgabe eine Aktivierung von Osteoklasten beim Fetuin-A knock-out. Sollte sich in weiteren Studien eine Protektion vor der partikelinduzierten Prothesenlockerung durch eine Substitution von Fetuin-A zeigen, könnte dieser Ansatz für eine mögliche Prothesenbeschichtung genutzt werden.